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【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2013)12A-0013-01
以數(shù)學(xué)知識為載體,利用建模的方法,使學(xué)生從熟悉的情境中引出數(shù)學(xué)問題,拉近數(shù)學(xué)與生活、生產(chǎn)之間的距離,能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,培養(yǎng)學(xué)生的模型化思想。同時,引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題,促使數(shù)學(xué)建模高效達成,讓學(xué)生用數(shù)學(xué)方法解決現(xiàn)實生活中的實際問題。下面筆者結(jié)合自己的教學(xué)實踐,談?wù)勑W(xué)數(shù)學(xué)建模教學(xué)的策略。
一、數(shù)學(xué)建模的內(nèi)涵
數(shù)學(xué)建模是對現(xiàn)實世界中的原型,為了某一個特定目的,作出必要的一些簡化和假設(shè),運用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具抽象為數(shù)學(xué)問題,并通過解答問題來解釋現(xiàn)實中的問題,我們把數(shù)學(xué)知識的這一應(yīng)用過程稱之為數(shù)學(xué)建模。數(shù)學(xué)建模是一種數(shù)學(xué)的思考方法,是運用數(shù)學(xué)的語言和方法,通過抽象、簡化,建立能近似刻畫并“解決”實際問題的一種強有力的數(shù)學(xué)手段。
二、小學(xué)數(shù)學(xué)建模教學(xué)的策略
(一)創(chuàng)設(shè)問題情境,滲透建模思想
創(chuàng)設(shè)問題情境就是教師根據(jù)小學(xué)生更多地關(guān)注“有趣、好玩、新奇”的心理特點,適當(dāng)?shù)亟o學(xué)生布置“問題陷阱”,設(shè)置有思考價值的數(shù)學(xué)問題,對學(xué)生的大腦皮層進行強烈的刺激,喚起他們的有意注意,誘導(dǎo)他們積極思考,產(chǎn)生強烈的探究欲望,感覺到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)是一件有意思的事情,從而愿意接近數(shù)學(xué)。教材中的每一個數(shù)概念就是一個數(shù)學(xué)模型,自然數(shù)、分數(shù)和小數(shù)都是現(xiàn)實模型的抽象。如,在教學(xué)蘇教版三年級數(shù)學(xué)下冊《平均數(shù)》一課時,教師運用一組數(shù)據(jù)導(dǎo)入新課。下面是兩個小組一分鐘做題數(shù)統(tǒng)計表:
教師提問:哪組獲勝了呢,為什么?
教師繼續(xù)出示,第一組請假的一個同學(xué)后來也加入比賽。
教師追問:你還能判斷出哪一組獲勝了嗎?
生:根據(jù)比賽總成績我們判斷第一組獲勝。
這時有同學(xué)質(zhì)疑:雖然第一組做題的總數(shù)比第二組多,但是兩個組的人數(shù)也不相同,這樣做比較不公平。
教師追問:那該怎么辦呢?生討論得出用平均數(shù)進行比較兩組比賽成績,這樣比較公平。
從問題情境中抽象出平均數(shù)這一隱藏的概念,在兩次進行評判中解讀、整理數(shù)據(jù),學(xué)生產(chǎn)生了思維認知上的沖突,從具體的問題情境中抽象出“平均數(shù)”這一數(shù)學(xué)問題,讓學(xué)生感受到了“數(shù)學(xué)模型”的力量。
(二)踐行探究交流,經(jīng)歷建模過程
建模就是建立模型,是小學(xué)生在探究交流中獲得某種帶有“模型”意義的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。如,教師運用多媒體出示兩幅圖,讓同學(xué)們看圖搜集信息。從第一幅圖中你得到了什么信息?(有5個小朋友在澆花)第二幅圖的意思誰會講呢?(有3個小朋友去提水,還剩下2個小朋友)誰能把兩幅圖的意思連起來說一說?(有5個小朋友在澆花,走了3個,還剩下2個)大家說的可真好,你們能根據(jù)這兩幅圖的意思提出一個數(shù)學(xué)問題么?(有5個小朋友在澆花,走了3個,還剩幾個?)(還剩2個)能不能用手中的學(xué)具擺一擺呢?請大家試一試。你發(fā)現(xiàn)了什么?情景圖和學(xué)具圖都可以用一個算式來表示,板書:5-3=2。
師:你能說說5表示什么嗎?3和2又表示什么?生活中有許多這樣的數(shù)學(xué)問題,5-3=2還可以表示什么呢?同桌之間互相說一說。指名匯報。
生1:小明有5瓶酸奶,喝掉3瓶,還剩2瓶。
生2:我有5個桃子,吃了3個,還剩2個。
通過這樣的教學(xué)活動,教師滲透了初步的數(shù)學(xué)建模思想,培養(yǎng)了學(xué)生舉一反三的學(xué)習(xí)能力。通過發(fā)散思維和聯(lián)想賦予“5-3=2”以更多的“模型”意義。
(三)運用數(shù)學(xué)模型,解決實際問題
數(shù)學(xué)建模把實際問題抽象為數(shù)學(xué)問題,通過解決數(shù)學(xué)問題,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識、創(chuàng)新意識以及分析和解決實際問題的能力,實現(xiàn)數(shù)學(xué)“源自于生活、用之于生活”的目的。如,在教學(xué)蘇教版五年級數(shù)學(xué)下冊《稍復(fù)雜的方程》時,教師創(chuàng)設(shè)問題情境:二人買了3杯可樂2個熱狗,一共花了23.5元,一個熱狗為5.5元,一杯可樂需要多少元?
①引導(dǎo)建模,找關(guān)系式。
單價×數(shù)量=總價;可樂總價+熱狗總價=總價
學(xué)生分析、歸類:單價(x)×3杯可樂+5.5×2個熱狗=23.5元
學(xué)生經(jīng)歷了從生活中建模的過程,形成了解題模型。
②獨立列式,自主探究。
讓學(xué)生充分感受這類實際應(yīng)用問題的解決要求學(xué)生把它抽象為數(shù)學(xué)問題,然后再用數(shù)學(xué)方法進行解答。建立合適的“數(shù)學(xué)模型”,可以培養(yǎng)學(xué)生解決簡單的實際問題的能力。
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)建模 數(shù)學(xué)應(yīng)用意識 數(shù)學(xué)建模教學(xué)
一、數(shù)學(xué)建模是從現(xiàn)實問題中建立數(shù)學(xué)模型的過程
在對實際問題本質(zhì)屬性進行抽象提煉后,用簡潔的數(shù)學(xué)符號、表達式或圖形,形成便于研究的數(shù)學(xué)問題,并通過數(shù)學(xué)結(jié)論解釋某些客觀現(xiàn)象,預(yù)測發(fā)展規(guī)律,或者提供最優(yōu)策略。它的靈魂是數(shù)學(xué)的運用并側(cè)重于來自于非數(shù)學(xué)領(lǐng)域,但需要數(shù)學(xué)工具來解決的問題。這類問題要把它抽象,轉(zhuǎn)化為一個相應(yīng)的數(shù)學(xué)問題,一般可按這樣的程序:進行對原始問題的分析、假設(shè)、抽象的數(shù)學(xué)加工。數(shù)學(xué)工具、方法、模型的選擇和分析。模型的求解、驗證、再分析、修改假設(shè)、再求解的迭代過程。
數(shù)學(xué)建??梢蕴岣邔W(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生不怕吃苦、敢于戰(zhàn)勝困難的堅強意志,培養(yǎng)自律、團結(jié)的優(yōu)秀品質(zhì),培養(yǎng)正確的數(shù)學(xué)觀。具體的調(diào)查表明,大部分學(xué)生對數(shù)學(xué)建模比較感興趣,并不同程度地促進了他們對于數(shù)學(xué)及其他課程的學(xué)習(xí)。有許多學(xué)生認為:“數(shù)學(xué)源于生活,生活依靠數(shù)學(xué),平時做的題都是理論性較強,實際性較弱的題,都是在理想化狀態(tài)下進行討論,而數(shù)學(xué)建模問題貼近生活,充滿趣味性;數(shù)學(xué)建模使我更深切地感受到數(shù)學(xué)與實際的聯(lián)系,感受到數(shù)學(xué)問題的廣泛,使我們對于學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要性理解得更為深刻”。數(shù)學(xué)建模能培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)進行分析、推理、證明和計算的能力;用數(shù)學(xué)語言表達實際問題及用普通人能理解的語言表達數(shù)學(xué)結(jié)果的能力;應(yīng)用計算機及相應(yīng)數(shù)學(xué)軟件的能力;獨立查找文獻,自學(xué)的能力,組織、協(xié)調(diào)、管理的能力;創(chuàng)造力、想象力、聯(lián)想力和洞察力。由此,在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模知識是很有必要的。
二、那么當(dāng)前我國高中學(xué)生的數(shù)學(xué)建模意識和建模能力如何呢?
學(xué)生數(shù)學(xué)建模意識和建模能力的現(xiàn)狀不容樂觀。學(xué)生在數(shù)學(xué)應(yīng)用能力上存在的一些問題:(1)數(shù)學(xué)閱讀能力差,誤解題意。(2)數(shù)學(xué)建模方法需要提高。(3)數(shù)學(xué)應(yīng)用意識不盡人意數(shù)學(xué)建模意識很有待加強。新課程標準給數(shù)學(xué)建模提出了更高的要求,也為中學(xué)數(shù)學(xué)建模的發(fā)展提供了很好的契機,相信隨著新課程的實施,我們高中生的數(shù)學(xué)建模意識和建模能力會有大的提高!
三、那么高中的數(shù)學(xué)建模教學(xué)應(yīng)如何進行呢?
數(shù)學(xué)建模的教學(xué)本身是一個不斷探索、不斷創(chuàng)新、不斷完善和提高的過程。不同于傳統(tǒng)的教學(xué)模式,數(shù)學(xué)建模課程指導(dǎo)思想是:以實驗室為基礎(chǔ)、以學(xué)生為中心、以問題為主線、以培養(yǎng)能力為目標來組織教學(xué)工作。通過教學(xué)使學(xué)生了解利用數(shù)學(xué)理論和方法去分折和解決問題的全過程,提高他們分折問題和解決問題的能力;提高他們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識與能力。數(shù)學(xué)建模以學(xué)生為主,教師利用一些事先設(shè)計好的問題,引導(dǎo)學(xué)生主動查閱文獻資料和學(xué)習(xí)新知識,鼓勵學(xué)生積極開展討論和辯論,主動探索解決之法。教學(xué)過程的重點是創(chuàng)造一個環(huán)境去誘導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望、培養(yǎng)他們的自學(xué)能力,增強他們的數(shù)學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力,強調(diào)的是獲取新知識的能力,是解決問題的過程,而不是知識與結(jié)果。
中學(xué)數(shù)學(xué)建模的目的旨在培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識,掌握數(shù)學(xué)建模的方法,為將來的學(xué)習(xí)、工作打下堅實的基礎(chǔ)。在教學(xué)時將數(shù)學(xué)建模中最基本的過程教給學(xué)生:利用現(xiàn)行的數(shù)學(xué)教材,向?qū)W生介紹一些常用的、典型的數(shù)學(xué)模型。如函數(shù)模型、不等式模型、數(shù)列模型、幾何模型、三角模型、方程模型等。教師應(yīng)研究在各個教學(xué)章節(jié)中可引入哪些數(shù)學(xué)基本模型問題,如儲蓄問題、信用貸款問題可結(jié)合在數(shù)列教學(xué)中。教師可以通過教材中一些不大復(fù)雜的應(yīng)用問題,帶著學(xué)生一起來完成數(shù)學(xué)化的過程,給學(xué)生一些數(shù)學(xué)應(yīng)用和數(shù)學(xué)建模的初步體驗。
四、在教學(xué)的過程中,引入數(shù)學(xué)建模時還應(yīng)該注意以下幾點
應(yīng)努力保持自己的“好奇心”,開通自己的“問題源”,儲備相關(guān)知識。這一過程也可讓學(xué)生從一開始就參與進來,使學(xué)生提高自學(xué)能力后自我探究。
將數(shù)學(xué)建模思想引入數(shù)學(xué)課堂要結(jié)合實際,這是關(guān)鍵。學(xué)生在課堂中解決的實際問題即建模材料必須經(jīng)過一定的加工,否則有可能過于復(fù)雜,有些問題的數(shù)學(xué)結(jié)論可能偏離生活實際太多,也很正常。
數(shù)學(xué)課堂中的建模能力必須與相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識結(jié)合起來。同時還應(yīng)該通過解決實際問題(建模過程)加深對相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識的理解。
在過去常規(guī)的數(shù)學(xué)分析教學(xué)課程只要以公式推導(dǎo)、定理證明為主要教學(xué)內(nèi)容,卻對數(shù)學(xué)分析的應(yīng)用思想以及融合貫通少有講授。這就導(dǎo)致學(xué)生們雖熟練掌握這門課程的理論知識,但是學(xué)生們將掌握的知識應(yīng)用于實際問題的解決過程中卻存在效果不滿意,或無法學(xué)以致用。因此學(xué)生會形成數(shù)學(xué)的掌握僅僅是為了考試而學(xué)習(xí),無現(xiàn)實意義等錯誤思想。若在數(shù)學(xué)分析的教學(xué)過程中融合數(shù)學(xué)建模方式進行教學(xué),利用數(shù)學(xué)建模思想來熏陶學(xué)生,通過通過將數(shù)學(xué)的意義思想完整的進行介紹,將數(shù)學(xué)概念與公式的實際源頭與應(yīng)用情況進行宣教,使學(xué)生充分了解數(shù)學(xué)與實際生活之間存在的密切關(guān)系。首先,通過利用數(shù)學(xué)建模思想融入數(shù)學(xué)分析的教學(xué)課程中可有效促進學(xué)生數(shù)學(xué)的行使效果。適當(dāng)配合數(shù)學(xué)模型方式糅合數(shù)學(xué)分析的理論知識與實際方法,可幫助學(xué)生迅速理解數(shù)學(xué)分析的內(nèi)容概念,全面掌握理論知識與實踐能力。其次,利用數(shù)學(xué)建模思想促進學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣,以改善在教學(xué)過程中因理論性復(fù)雜、定義生澀難懂導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高以及枯燥乏味等數(shù)學(xué)教學(xué)問題。因此,在數(shù)學(xué)分析的教學(xué)中融合數(shù)學(xué)建模教學(xué)方式具有巨大的應(yīng)用價值。
2數(shù)學(xué)建模思想在概念教學(xué)中的滲透
按照大范圍來講,數(shù)學(xué)分析的內(nèi)容中包含了函數(shù)、導(dǎo)數(shù)、積分等數(shù)學(xué)概念,這類概念均屬于實際事物數(shù)量表現(xiàn)或空間形式概括而來的數(shù)學(xué)模型。在數(shù)學(xué)教學(xué)過程我們可以根據(jù)概念的具體事物原型或平時生活中易見到的事物進行引用,讓學(xué)生了解到理論上的概念性知識不僅僅存在與課本中,更與日常生活中具有緊密的關(guān)系。對此,老師在教學(xué)相關(guān)概念知識時,最好聯(lián)系實際,創(chuàng)造合適的學(xué)習(xí)環(huán)境,為學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中通過適當(dāng)?shù)挠^察、想象、研究、驗證等方式來主導(dǎo)學(xué)生的教學(xué)活動。例如微積分教學(xué)中,剛開始感覺其較為抽象籠統(tǒng),不過仔細觀察其形成過程會發(fā)現(xiàn)其實具有較多的基礎(chǔ)原型,通過旋轉(zhuǎn)體體積、曲邊梯形面積等具體問題緊密聯(lián)系,應(yīng)用微元法求解即可得出積分這個較為抽象的概念。通過適當(dāng)?shù)娜〔?,建立概念模型,引?dǎo)學(xué)生對教學(xué)的積極興趣,可比簡單的利用數(shù)學(xué)符號來描述抽象概念要具體生動得多。
3數(shù)學(xué)建模思想在定理證明中的滲透
在數(shù)學(xué)分析課程中存在較多的定理,而怎樣在教學(xué)過程中讓學(xué)生熟練掌握帶來并應(yīng)用則成為目前數(shù)學(xué)分析教學(xué)中較為困難的。其實在書本中大部分定理是有著具體的意義,不過在通過籠統(tǒng)的刻印組書本中后導(dǎo)致定理創(chuàng)造者實際想法無法清晰表現(xiàn)在其中,致使學(xué)生在接受定理教學(xué)中感到茫然。對此,在定理教學(xué)過程老師應(yīng)結(jié)合該定理知識的源指出處以及歷史淵源,從而促進學(xué)生的求知欲取進一步了解該定理的意義與作用。同時應(yīng)用建模思想將定理作為模型的一類,利用前期設(shè)計的特定問題引導(dǎo)學(xué)生逐步發(fā)現(xiàn)定理定論,通過這種方式讓學(xué)生在吸收定理知識的過程中體驗到研究探索發(fā)現(xiàn)的重要性,為學(xué)生樹立的創(chuàng)新觀念。
4數(shù)學(xué)建模思想在課題中的滲透
數(shù)學(xué)分析教學(xué)中需要講解大量課題,通過對具有代表性的課題進行講解以達到促進應(yīng)用知識解題的能力并鞏固。但是在過去傳統(tǒng)的課題講解中,與應(yīng)用相關(guān)的問題教學(xué)較少,僅有的少部分也是條件滿足解答肯定的情況,這不利于學(xué)生創(chuàng)新性思維培養(yǎng)。因此,在課題講解中盡量選取以具體應(yīng)用的問題作為例題,設(shè)置相應(yīng)的問題來引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中存在的錯誤,并結(jié)合自身知識來解決其錯誤,通過建立模型的方式來進一步鞏固自身知識。
5數(shù)學(xué)建模思想在考試命題中的滲透
目前數(shù)學(xué)分析的教學(xué)考試中試題的設(shè)置普遍以書本課題為主,又或者直接將某些例題設(shè)置成選擇或填空的答題方式,卻缺少開放型的試題或全面考察學(xué)生是否掌握數(shù)學(xué)知識應(yīng)用解決實際問題的試題。可能目前這種考試設(shè)題方式對老師的閱卷提供了便利,但是往往也造成部分學(xué)生在課本考試中分數(shù)較高,但在解決實際具體問題往往存在不足,對學(xué)生思維中形成了為考試而學(xué)習(xí),忽略了對數(shù)學(xué)概念的理解,導(dǎo)致具體問題解決能力不足。對此,可利用數(shù)學(xué)建模思維去設(shè)置一部分開放型試題,利于學(xué)生在解題過程中將所學(xué)的數(shù)學(xué)建模方式應(yīng)用與具體中,以此來觀察學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì)以及知識水平并適當(dāng)修改教學(xué)方案。又或者通過命題論文的方式來了解學(xué)生綜合水平,學(xué)生通過將自身所學(xué)知識進行適當(dāng)?shù)目偨Y(jié),探討自身學(xué)習(xí)體會,來加強學(xué)生對相關(guān)知識的進一步理解,深化了數(shù)學(xué)建模思想的滲透。
6結(jié)語
1.1注重大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)思想和方法的改革
1.1.1采用探索式教學(xué)方法
在教學(xué)中,要改變傳統(tǒng)的學(xué)生被動學(xué)習(xí)的教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力.引入,教師依照教學(xué)內(nèi)容設(shè)計題,結(jié)合實際問題,提出探究目標.探索,即是提出問題,讓學(xué)生自由開放地去發(fā)現(xiàn),去提出探索目標,用自己意愿提出解決題的想法,自主地學(xué)習(xí)和解決與問題相關(guān)的內(nèi)容,不僅能獲得數(shù)學(xué)知識,同時讓學(xué)生充分自主學(xué)習(xí)在不斷的探索中掌握知識規(guī)律,提高自主解決問題能力.教師通過觀察及時了解學(xué)生的情況、針對學(xué)生出現(xiàn)的問題,做重點講解,引發(fā)學(xué)生進一步的思考,探索問題的解決方法.
1.1.2適當(dāng)結(jié)合數(shù)學(xué)史進行教學(xué)
數(shù)學(xué)史并不是新鮮的事物,很久以前就有人提出需要把數(shù)學(xué)史穿插的數(shù)學(xué)內(nèi)容上講.但往往只是局限在某個數(shù)學(xué)家介紹或以某個數(shù)學(xué)家命名的定理時才會介紹到相關(guān)內(nèi)容,其實數(shù)學(xué)史可以更深入的的進入數(shù)學(xué)課堂,只要是對學(xué)生理解有幫助,都可以穿插到課堂,使學(xué)生了解那些看來枯燥無味概念、定理和公式并不是一開始是隨便命名或者成立的,它有其現(xiàn)實的來源與背景,有其物理原型或表現(xiàn)的.案例1:概率統(tǒng)計中期望定義對于為什么“期望”要用期望兩個字來定義?為什么期望的定義是變量的每個取值與其對應(yīng)的概率相乘求和?面對這些為什么時,不能對學(xué)生解釋為“就是這樣定義的!”其實“期望”有其本身的實際背景,在教學(xué)時很有必要呈現(xiàn)數(shù)學(xué)上如何發(fā)現(xiàn)“期望”的.歷史上法國有兩個賭徒問大數(shù)學(xué)家布萊士•帕斯卡求教一個問題:甲,乙兩人賭技相同,約定五局三勝制,贏家可以獲得100法郎,在甲勝2局乙勝1局時,必須終止賭博,求公平分配賭金?分析:在甲,乙堵了三局的情況下,剩下的兩局有可能有四種情況:甲甲,甲乙,乙甲,乙乙,前三局甲勝后兩局乙勝一局,故有在賭技相同的情況下,甲乙最終獲勝的可能性大小之比為3:1,甲期望所得應(yīng)該為100×0.75=75(法郎),乙期望所得應(yīng)該為100×0.25=25(法郎),因此期望就此產(chǎn)生,可是計算式如何定義的?由此得出期望的計算定義為隨機變量的取值與其對應(yīng)的概率相乘求和,這樣定義期望的過程是順理成章的,當(dāng)然這個和要絕對收斂(這個另作解釋).以上的分析過程就是數(shù)學(xué)建模建立、求解的過程,就這樣期望的定義產(chǎn)生了.
1.2教師可結(jié)合數(shù)學(xué)知識類型進行專題建?;顒?/p>
注重對學(xué)生數(shù)學(xué)建模構(gòu)建方法的指導(dǎo)數(shù)學(xué)建模內(nèi)容原則應(yīng)是:集中針對課程的某個核心概念進行講解和訓(xùn)練;對問題中的背景應(yīng)當(dāng)簡明扼要地闡述,指導(dǎo)學(xué)生忽略了次要因素,留下來的主要因素之間的數(shù)量關(guān)系用以構(gòu)建數(shù)學(xué)模型.案例2:運用根的存在定理解決實際問題定理:設(shè)函數(shù)f(x)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù),且f(a)與f(b)異號(即f(a)•f(b)<0),那么在開區(qū)間(a,b)內(nèi)至少存在一點ξ,使得f(ξ)=0.現(xiàn)實問題:能否找到一個適當(dāng)?shù)奈恢枚鴮⒁巫拥乃哪_同時著地?(一)模型假設(shè)(1)桌子四個腳構(gòu)成的長方形(或梯形、平行四邊形);(2)地面高度應(yīng)該是連續(xù)變化的.(二)模型構(gòu)成以長方形桌子的中心為坐標原點,當(dāng)長方形桌子繞中心轉(zhuǎn)動時,長方形對角線連線向量CA與x軸所成之角為θ.設(shè)四腳到地面距離分別為hA(θ),hB(θ),hC(θ),hD(θ)對于任何θ,hA(θ),hB(θ),hC(θ),hD(θ)總有三個不為0,由(2)知hA(θ),hB(θ),hC(θ),hD(θ)都是θ的連續(xù)函數(shù).這樣就把方桌的問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型:已知連續(xù)函數(shù)hA(θ),hB(θ),hC(θ),hD(θ)0,其中i=A,B,C,D,且對任意的θ,hA(θ),hB(θ),hC(θ),hD(θ)總有三個為0,證明:存在θ0,使得hA(θ)=hB(θ)=hC(θ)=hD(θ)=0.(三)模型求解由連續(xù)函數(shù)的根的存在定理解決此問題.(四)模型分析(1)這個模型的巧妙之處在于用一元變量θ表示椅子位置,用θ的兩個函數(shù)表示椅子四腳與地面的距離.(2)四腳呈長方形的情形,結(jié)論也是成立的.
1.3注重數(shù)學(xué)建模思想訓(xùn)練的長期性
1.3.1在課后鞏固學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力
在課外練習(xí)中,讓學(xué)生討論相關(guān)問題.例如把“天氣預(yù)報”做為課外作業(yè),“天氣預(yù)報”問題是:設(shè)昨天、今天都下雨,明天下雨的概率是0.7;昨天有雨明日有雨的概率的為0.5;昨天有雨,今日無雨,明日有雨的概率為0.4;昨天、今天均無雨,明天有雨的概率為0.2,若星期一、星期二均下雨,求星期四下雨的概率,請你根據(jù)馬爾科夫鏈的相關(guān)知識,確定能不能預(yù)測星期四下雨的概率.學(xué)生在學(xué)習(xí)完隨機過程中其次馬爾科夫鏈相關(guān)知識后,許多學(xué)生都能較好地分析、解決“天氣預(yù)報”問題.在學(xué)生學(xué)完相關(guān)內(nèi)容后,給他們一些實際問題,讓學(xué)生在課后完成,學(xué)生既體會到用數(shù)學(xué)理論解決實際問題的樂趣,又鞏固了數(shù)學(xué)建模思想和方法.
1.3.2數(shù)學(xué)建模能力的檢驗
在經(jīng)過一段學(xué)習(xí)后,老師除了平時課后留給學(xué)生的建模作業(yè)外,可以適當(dāng)?shù)脑谄谀┛荚囍校鲆坏篮唵蔚臄?shù)學(xué)建模題作為附加題,將成績計入總分.考察學(xué)生數(shù)學(xué)建模的能力,這種考試方式可以將學(xué)生對高數(shù)基本知識掌握,這也有助于將數(shù)學(xué)建模系統(tǒng)性的訓(xùn)練,對于學(xué)生而言,也能保持建模意識一貫性和連續(xù)性.
2結(jié)束語
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)建模數(shù)學(xué)應(yīng)用意識數(shù)學(xué)建模教學(xué)
數(shù)學(xué)是研究現(xiàn)實世界數(shù)量關(guān)系和空間形式的科學(xué),在它產(chǎn)生和發(fā)展的歷史長河中,一直是和各種各樣的應(yīng)用問題緊密相關(guān)的。數(shù)學(xué)的特點不僅在于概念的抽象性、邏輯的嚴密性,結(jié)論的明確性和體系的完整性,而且在于它應(yīng)用的廣泛性,自進入21世紀的知識經(jīng)濟時代以來,數(shù)學(xué)科學(xué)的地位發(fā)生了巨大的變化,它正在從國家經(jīng)濟和科技的后備走到了前沿。經(jīng)濟發(fā)展的全球化、計算機的迅猛發(fā)展,數(shù)學(xué)理論與方法的不斷擴充使得數(shù)學(xué)已成為當(dāng)代高科技的一個重要組成部分,數(shù)學(xué)已成為一種能夠普遍實施的技術(shù)。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識和能力也成為數(shù)學(xué)教學(xué)的一個重要方面。
目前國際數(shù)學(xué)界普遍贊同通過開展數(shù)學(xué)建?;顒雍驮跀?shù)學(xué)教學(xué)中推廣使用現(xiàn)代化技術(shù)來推動數(shù)學(xué)教育改革。美國、德國、日本等發(fā)達國家普遍都十分重視數(shù)學(xué)建模教學(xué),把數(shù)學(xué)建?;顒訌拇髮W(xué)生向中學(xué)生轉(zhuǎn)移是近年國際數(shù)學(xué)教育發(fā)展的一種趨勢?!拔覈臄?shù)學(xué)教育在很長一段時間內(nèi)對于數(shù)學(xué)與實際、數(shù)學(xué)與其它學(xué)科的聯(lián)系未能給予充分的重視,因此,高中數(shù)學(xué)在數(shù)學(xué)應(yīng)用和聯(lián)系實際方面需要大力加強。”我國新的數(shù)學(xué)教學(xué)大綱中也明確提出要切實培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力,要求增強應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識,能初步運用數(shù)學(xué)模型解決實際問題。這些要求不僅符合數(shù)學(xué)本身發(fā)展的需要,也是社會發(fā)展的需要。因此我們的數(shù)學(xué)教學(xué)不僅要使學(xué)生知道許多重要的數(shù)學(xué)概念、方法和結(jié)論,而且要提高學(xué)生的思維能力,培養(yǎng)學(xué)生自覺地運用數(shù)學(xué)知識去處理和解決日常生活中所遇到的問題,從而形成良好的思維品質(zhì)。而數(shù)學(xué)建模通過"從實際情境中抽象出數(shù)學(xué)問題,求解數(shù)學(xué)模型,回到現(xiàn)實中進行檢驗,必要時修改模型使之更切合實際"這一過程,促使學(xué)生圍繞實際問題查閱資料、收集信息、整理加工、獲取新知識,從而拓寬了學(xué)生的知識面和能力。數(shù)學(xué)建模將各種知識綜合應(yīng)用于解決實際問題中,是培養(yǎng)和提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力的必備手段之一,是改善學(xué)生學(xué)習(xí)方式的突破口。因此有計劃地開展數(shù)學(xué)建?;顒?,將有效地培養(yǎng)學(xué)生的能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
數(shù)學(xué)建模可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生不怕吃苦、敢于戰(zhàn)勝困難的堅強意志,培養(yǎng)自律、團結(jié)的優(yōu)秀品質(zhì),培養(yǎng)正確的數(shù)學(xué)觀。具體的調(diào)查表明,大部分學(xué)生對數(shù)學(xué)建模比較感興趣,并不同程度地促進了他們對于數(shù)學(xué)及其他課程的學(xué)習(xí).有許多學(xué)生認為:"數(shù)學(xué)源于生活,生活依靠數(shù)學(xué),平時做的題都是理論性較強,實際性較弱的題,都是在理想化狀態(tài)下進行討論,而數(shù)學(xué)建模問題貼近生活,充滿趣味性"; "數(shù)學(xué)建模使我更深切地感受到數(shù)學(xué)與實際的聯(lián)系,感受到數(shù)學(xué)問題的廣泛,使我們對于學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要性理解得更為深刻"。數(shù)學(xué)建模能培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)進行分析、推理、證明和計算的能力;用數(shù)學(xué)語言表達實際問題及用普通人能理解的語言表達數(shù)學(xué)結(jié)果的能力;應(yīng)用計算機及相應(yīng)數(shù)學(xué)軟件的能力;獨立查找文獻,自學(xué)的能力,組織、協(xié)調(diào)、管理的能力;創(chuàng)造力、想象力、聯(lián)想力和洞察力。由此,在數(shù)學(xué)教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模知識是很有必要的。
那么當(dāng)前我國中學(xué)生的數(shù)學(xué)建模意識和建模能力如何呢? 然而也有不少學(xué)生為空白,究其原因可能除了時間因素,學(xué)生對于較長的文字表述產(chǎn)生畏懼心理、不能正確閱讀是重要因素。同時,有的學(xué)生不能正確理解規(guī)則,有的學(xué)生大部分僅僅停留在這些感性認識和文字說明上,沒能進一步引進數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)符號去進行理性的分析。有些學(xué)生被生活中一些現(xiàn)象誤導(dǎo),提出“去掉最高分和最低分”的評分規(guī)則修正方法,而不去從數(shù)學(xué)的角度分析和研究。相信隨著新課程的實施,我們中學(xué)生的數(shù)學(xué)建模意識和建模能力會有大的提高!
那么中學(xué)的數(shù)學(xué)建模教學(xué)應(yīng)如何進行呢?數(shù)學(xué)建模的教學(xué)本身是一個不斷探索、不斷創(chuàng)新、不斷完善和提高的過程。不同于傳統(tǒng)的教學(xué)模式,數(shù)學(xué)建模課程指導(dǎo)思想是:以實驗室為基礎(chǔ)、以學(xué)生為中心、以問題為主線、以培養(yǎng)能力為目標來組織教學(xué)工作。通過教學(xué)使學(xué)生了解利用數(shù)學(xué)理論和方法去分折和解決問題的全過程,提高他們分折問題和解決問題的能力;提高他們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識與能力。數(shù)學(xué)建模以學(xué)生為主,教師利用一些事先設(shè)計好的問題,引導(dǎo)學(xué)生主動查閱文獻資料和學(xué)習(xí)新知識,鼓勵學(xué)生積極開展討論和辯論,主動探索解決之法。教學(xué)過程的重點是創(chuàng)造一個環(huán)境去誘導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望、培養(yǎng)他們的自學(xué)能力,增強他們的數(shù)學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力,強調(diào)的是獲取新知識的能力,是解決問題的過程,而不是知識與結(jié)果。
一、在教學(xué)中傳授學(xué)生初步的數(shù)學(xué)建模知識。
中學(xué)數(shù)學(xué)建模的目的旨在培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識,掌握數(shù)學(xué)建模的方法,為將來的學(xué)習(xí)、工作打下堅實的基礎(chǔ)。在教學(xué)時將數(shù)學(xué)建模中最基本的過程教給學(xué)生:利用現(xiàn)行的數(shù)學(xué)教材,向?qū)W生介紹一些常用的、典型的數(shù)學(xué)模型。如函數(shù)模型、不等式模型、數(shù)列模型、幾何模型、三角模型、方程模型等。教師應(yīng)研究在各個教學(xué)章節(jié)中可引入哪些數(shù)學(xué)基本模型問題,如儲蓄問題、信用貸款問題可結(jié)合在數(shù)列教學(xué)中。教師可以通過教材中一些不大復(fù)雜的應(yīng)用問題,帶著學(xué)生一起來完成數(shù)學(xué)化的過程,給學(xué)生一些數(shù)學(xué)應(yīng)用和數(shù)學(xué)建模的初步體驗。
二、培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識,增強數(shù)學(xué)建模意識。
首先,學(xué)生的應(yīng)用意識體現(xiàn)在以下兩個方面:一是面對實際問題,能主動嘗試從數(shù)學(xué)的角度運用所學(xué)知識和方法尋求解決問題的策略,學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)的過程中能夠認識到數(shù)學(xué)是有用的。二是認識到現(xiàn)實生活中蘊含著大量的數(shù)學(xué)信息,數(shù)學(xué)在現(xiàn)實世界中有著廣泛的應(yīng)用:生活中處處有數(shù)學(xué),數(shù)學(xué)就在他的身邊。其次,關(guān)于如何培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識:在數(shù)學(xué)教學(xué)和對學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的指導(dǎo)中,介紹知識的來龍去脈時多與實際生活相聯(lián)系。例如,日常生活中存在著“不同形式的等量關(guān)系和不等量關(guān)系”以及“變量間的函數(shù)對應(yīng)關(guān)系”、“變相間的非確切的相關(guān)關(guān)系”、“事物發(fā)生的可預(yù)測性, “概率”的實際背景。另外鍛煉學(xué)生學(xué)會運用數(shù)學(xué)語言描述周圍世界出現(xiàn)的數(shù)學(xué)現(xiàn)象。數(shù)學(xué)是一種“世界通用語言”它能夠準確、清楚、間接地刻畫和描述日常生活中的許多現(xiàn)象。應(yīng)讓學(xué)生養(yǎng)成運用數(shù)學(xué)語言進行交流的習(xí)慣。鼓勵學(xué)生運用數(shù)學(xué)建模解決實際問題。首先通過觀察分析、提煉出實際問題的數(shù)學(xué)模型,然后再把數(shù)學(xué)模型納入某知識系統(tǒng)去處理,當(dāng)然這不但要求學(xué)生有一定的抽象能力,而且要有相當(dāng)?shù)挠^察、分析、綜合、類比能力。學(xué)生的這種能力的獲得不是一朝一夕的事情,需要把數(shù)學(xué)建模意識貫穿在教學(xué)的始終,也就是要不斷的引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)思維的觀點去觀察、分析和表示各種事物關(guān)系、空間關(guān)系和數(shù)學(xué)信息,從紛繁復(fù)雜的具體問題中抽象出我們熟悉的數(shù)學(xué)模型,進而達到用數(shù)學(xué)模型來解決實際問題,使數(shù)學(xué)建模意識成為學(xué)生思考問題的方法和習(xí)慣。通過教師的潛移默化,經(jīng)常滲透數(shù)學(xué)建模意識,學(xué)生可以從各類大量的建模問題中逐步領(lǐng)悟到數(shù)學(xué)建模的廣泛應(yīng)用,從而激發(fā)學(xué)生去研究數(shù)學(xué)建模的興趣,提高他們運用數(shù)學(xué)知識進行建模的能力。
三、在教學(xué)中注意聯(lián)系相關(guān)學(xué)科加以運用
【關(guān)鍵詞】高職 數(shù)學(xué)教學(xué) 數(shù)學(xué)建模思想
【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2015)08-0105-01
科學(xué)技術(shù)日新月異,發(fā)展迅速,這其中數(shù)學(xué)貢獻不小的力量。而數(shù)學(xué)也被應(yīng)用到社會與生活的各個角落,充分發(fā)揮其應(yīng)有的職能與作用。在高職教育中,數(shù)學(xué)是不可缺少的基礎(chǔ)課程。目前高職教育培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)展方向是高科技技術(shù)應(yīng)用型人才,學(xué)生主要是面向生產(chǎn)、管理以及服務(wù)這些一線工作,在這樣的大環(huán)境下,高職教育出來的人才必須集實踐、主動、個性等特點于一體。而高職數(shù)學(xué)教學(xué)正為此而改變著,數(shù)學(xué)教學(xué)轉(zhuǎn)變中,教學(xué)過程特別重要,但是縱觀高職數(shù)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀來看存在不小問題。
1.高職數(shù)學(xué)教學(xué)的問題
數(shù)學(xué)是理工科必學(xué)的課程,這也就可以看出數(shù)學(xué)對理工學(xué)生的重要性了,而目前高職數(shù)學(xué)教學(xué)中存在不少問題,主要集中在兩個方面:第一,學(xué)生智力;第二,教學(xué)過程中的偏重理論。整個高職院校的學(xué)生,數(shù)學(xué)整體水平不高,造成這一現(xiàn)象的主要原因之一就是學(xué)生智力問題,根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn),一些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)比較差的學(xué)生其智力也不高,對于數(shù)學(xué)課上的教學(xué)內(nèi)容無法及時理解,造成新知識難接受、學(xué)習(xí)吃力的現(xiàn)象。而數(shù)學(xué)很多知識也是需要抽象思維的,但是由于缺乏想象力該能力發(fā)展也受到局限。更為嚴重的是學(xué)生上課不聽,課后抄作業(yè)導(dǎo)致數(shù)學(xué)能力嚴重下降。另外在數(shù)學(xué)教學(xué)中常常出現(xiàn)偏重現(xiàn)象,忽視實際訓(xùn)練重視理論。在傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)中覺得只要學(xué)生記住數(shù)學(xué)公式會套用就ok了,不會很學(xué)生講清楚這里面的來由,這也就造成了學(xué)生常常疑惑學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)到底有什么用,因此很少有人對數(shù)學(xué)知識真正了解,在這樣的教學(xué)方式下也無法提高學(xué)生的邏輯推理能力,學(xué)生無法對學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)產(chǎn)生興趣,缺乏學(xué)習(xí)主動性,更對數(shù)學(xué)內(nèi)涵沒有進一步探索的思想與動力,這也就造成學(xué)生創(chuàng)造能力受到束縛,綜合能力無法提高。
2.在教學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模思想的意義
高職數(shù)學(xué)教學(xué)中要以數(shù)學(xué)的應(yīng)用性為教學(xué)重點,而數(shù)學(xué)正是在需求中產(chǎn)生并存在的,因此想要將實際問題解決,建立數(shù)學(xué)模式是十分好的方式,簡單來說就是數(shù)學(xué)建模,所謂數(shù)學(xué)建模就是將數(shù)學(xué)思想以及方法知識應(yīng)用到實際問題的解決過程中去。
2.1高職數(shù)學(xué)教學(xué)中融合數(shù)學(xué)建模思想符合學(xué)生認知過程發(fā)展規(guī)律
在進行數(shù)學(xué)建模中,學(xué)生要對現(xiàn)實問題進行觀察、分析、歸納以及假設(shè),最終將其變?yōu)橐粋€數(shù)學(xué)問題進行求解,在獲得答案之后再返回到實際問題中查看答案能否可以解決該問題,獲得的答案是不是和實際經(jīng)驗或者數(shù)據(jù)獲得的答案相符,如果相符那么數(shù)學(xué)建模就成立了。這樣的思考問題的過程十分符合學(xué)生對問題的認知過程的發(fā)展,可以大大刺激學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性和興趣,讓學(xué)生的潛在創(chuàng)造力得以最大限度的開發(fā)出來。
2.2數(shù)學(xué)建模思想融入到高職數(shù)學(xué)教學(xué)中改變教學(xué)的價值方向,有效提升學(xué)生數(shù)學(xué)素質(zhì)
近幾年,我國的高等職業(yè)學(xué)校的教育發(fā)展十分迅猛,但是在高職數(shù)學(xué)教學(xué)上選擇與本科院校類似的教學(xué)方式,重視理論分析和理論完整性,因此在確定高職數(shù)學(xué)教學(xué)目標上和本科教學(xué)相同,都是以掌握理論知識為最終目標。但是這一目標和高職院校的實際教學(xué)理念是完全相反。而且隨著高職教育變得更加普遍,社會對其教育出來的人才提出更高要求。而學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的基本思想是為了用數(shù)學(xué),這一思想已經(jīng)被確定,這一思想也成為高職數(shù)學(xué)教學(xué)最終的主流思想,將數(shù)學(xué)建模思想融入到高職數(shù)學(xué)教學(xué)中更是為了堅定這一思想,改變傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)的價值理念,為提升學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì)帶來不可磨滅的作用。
2.3數(shù)學(xué)建模思想的融入可以刺激學(xué)生參與探索數(shù)學(xué)的興趣
興趣是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的動力,學(xué)生因為興趣主動學(xué)習(xí)遠比被動學(xué)習(xí)帶來的效果佳。因此在進行數(shù)學(xué)教學(xué)中,利用新理論和新知識來刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是遠遠不夠的,還需要一些特殊的范例來引導(dǎo),通過實例來表明數(shù)學(xué)理論的實用性。利用這些實例讓學(xué)生認識到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要性和趣味,大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性,而不是純理論的教導(dǎo)學(xué)生死板知識。
3.結(jié)論
綜上所述,作為教育者,在數(shù)學(xué)教學(xué)中要將理論知識和數(shù)學(xué)建模有效結(jié)合起來,重點培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)學(xué)解決實際問題的能力和思維方式。在教學(xué)過程中,充分讓學(xué)生體會到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的樂趣以及利用數(shù)學(xué)來將問題解決的滿足感,讓學(xué)生不再沉浸在死硬無趣的理論知識中,自覺的利用數(shù)學(xué)建模思想來解決生活、學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問題,讓教學(xué)方向由知識型轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰π?,提高學(xué)生的綜合素養(yǎng),這是新時代對高職數(shù)學(xué)教學(xué)提出的挑戰(zhàn)。
參考文獻:
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(1)將教材中的數(shù)學(xué)知識運用現(xiàn)實生活中的對象進行還原,讓學(xué)生樹立數(shù)學(xué)知識來源于現(xiàn)實生活的思想觀念。
(2)數(shù)學(xué)建模思想要求學(xué)生能夠通過運用相應(yīng)的數(shù)學(xué)工具和數(shù)學(xué)語言,對現(xiàn)實生活中的特定對象的信息、數(shù)據(jù)或者現(xiàn)象進行簡化,對抽象的數(shù)學(xué)對象進行翻譯和歸納,將所求解的數(shù)學(xué)問題中的數(shù)量關(guān)系運用數(shù)學(xué)關(guān)系式、數(shù)學(xué)圖形或者數(shù)學(xué)表格等形式進行表達,這種方式有利于培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生的數(shù)學(xué)表達能力。
(3)在運用數(shù)學(xué)建模思想獲得實際的答案后,需要運用現(xiàn)實生活對象的相關(guān)信息對其進行檢驗,對計算結(jié)果的準確性進行檢驗和確定。該流程能夠培養(yǎng)學(xué)生運用合理的數(shù)學(xué)方法對數(shù)學(xué)問題進行主動性、客觀性以及辯證性的分析,最后得到最有效的解決問題的方法。
二、高等數(shù)學(xué)教學(xué)中數(shù)學(xué)建模能力的培養(yǎng)策略
1.教師要具備數(shù)學(xué)建模思想意識
在對高等數(shù)學(xué)進行教學(xué)的過程中,培養(yǎng)學(xué)生運用數(shù)學(xué)建模思想,首先教師要具備足夠的數(shù)學(xué)建模意識。教師在進行高等數(shù)學(xué)教學(xué)之前,首先,要對所講數(shù)學(xué)內(nèi)容的相關(guān)實例進行查找,有意識的實現(xiàn)高等數(shù)學(xué)內(nèi)容和各個不同領(lǐng)域之間的聯(lián)系;其次,教師要實現(xiàn)高等數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)要求的轉(zhuǎn)變,及時的更新自身的教學(xué)觀念和教學(xué)思想。例如,教師細心發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實生活中的小事,然后運用這些小事建造相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,這樣不僅有利于營造活躍的課堂環(huán)境,而且還有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.實現(xiàn)數(shù)學(xué)建模思想和高等數(shù)學(xué)教材的互相結(jié)合
教師在講解高等數(shù)學(xué)時,對其中能夠引入數(shù)學(xué)模型的章節(jié),要構(gòu)建相關(guān)的數(shù)學(xué)模型,對其提出相應(yīng)的問題,進行分析和處理。在該基礎(chǔ)上,提出假設(shè),實現(xiàn)數(shù)學(xué)模型的完善。教師在高等數(shù)學(xué)的教學(xué)中融入建模意識,讓學(xué)生潛移默化的感受到建模思想在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的效果。這樣有利于提高學(xué)生數(shù)學(xué)知識的運用能力和學(xué)習(xí)興趣。例如,在進行教學(xué)時,針對學(xué)生所學(xué)專業(yè)的特點,選擇科學(xué)、合理的數(shù)學(xué)案例,運用數(shù)學(xué)建模思想對其進行相應(yīng)的加工后,作為高等數(shù)學(xué)講授的應(yīng)用例題。這樣不僅能夠讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)發(fā)揮的巨大作用,而且還能夠有效的提高學(xué)生的數(shù)學(xué)解題水平。另外,數(shù)學(xué)課結(jié)束后,轉(zhuǎn)變以往的作業(yè)模式,給學(xué)生布置一些具有專業(yè)性、數(shù)學(xué)性的習(xí)題,讓學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,自主建立數(shù)學(xué)模型,有效的解決問題。
3.理清高等數(shù)學(xué)名詞的概念
高等數(shù)學(xué)中的數(shù)學(xué)概念是根據(jù)實際需要出現(xiàn)的,所以在數(shù)學(xué)的教學(xué)中,教師要引起從實際問題中提取數(shù)學(xué)概念的整個過程,對學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的興趣進行培養(yǎng)。例如在高等數(shù)學(xué)
教材中,導(dǎo)數(shù)和定積分是其中的比較重要的概念,因此,教師在進行教學(xué)時,要引導(dǎo)學(xué)生理清這兩個的概念。比如導(dǎo)數(shù)概念是由幾何曲線中的切線斜率引導(dǎo)出來的,定積分的概念是由局部取近似值引出的,將常量轉(zhuǎn)變?yōu)樽兞俊?/p>
4.加強數(shù)學(xué)應(yīng)用問題的培養(yǎng)
高等數(shù)學(xué)中,主要有以下幾種應(yīng)用問題:
(1)最值問題
在高等數(shù)學(xué)教材中,最值問題是導(dǎo)數(shù)應(yīng)用中最重要的問題。教師在教學(xué)過程中通過對最值問題的解題步驟進行歸納,能夠有效地將數(shù)學(xué)建模的基本思想進行反映。因此,在對這部分內(nèi)容進行教學(xué)時,要增加例題,加大學(xué)生的練習(xí),開拓學(xué)生的思維,讓學(xué)生熟練掌握最值問題的解決辦法。
(2)微分方程
在微分方程的教學(xué)中運用數(shù)學(xué)建模思想,能夠有效地解決實際問題。微分方程所構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型不具有通用的規(guī)則。首先,要確定方程中的變量,對變量和變化率、微元之間的關(guān)系進行分析,然后運用相關(guān)的物理理論、化學(xué)理論或者工程學(xué)理論對其進行實驗,運用所得出的定理、規(guī)律來構(gòu)建微分方程;其次,對其進行求解和驗證結(jié)果。微分方程的概念主要從實際引入,堅持由淺入深的原則,來對現(xiàn)實問題進行解決。例如,在對學(xué)生講解外有引力定律時,讓學(xué)生對萬有引力的提出、猜想進行探究,了解到在其發(fā)展的整個過程中,數(shù)學(xué)發(fā)揮著十分重要的作用。
(3)定積分
微元法思想用途比較廣泛,其主要以定積分概念為基礎(chǔ),在數(shù)學(xué)中滲入定積分概念,讓學(xué)生對定積分概念的意義進行分析和了解,這樣有利于在對實際問題進行解決時,樹立“欲積先分”意識,意識到運用定積分是解決微元實際問題的重要方法。教師在布置作業(yè)題時,要增加該問題的實例。
三、結(jié)語
關(guān)鍵詞:初中數(shù)學(xué);建模教學(xué);實踐研究
新課改的新理念要求,在數(shù)學(xué)教學(xué)過程中要注重培養(yǎng)學(xué)生的模型思想,要鍛煉學(xué)生可以從實際生活中的問題來抽象出具體的數(shù)學(xué)問題,從而構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,在通過分析數(shù)學(xué)模型,最終解決問題的全過程。建模教學(xué)就是要求學(xué)生可以將實際問題進行簡化總結(jié)出數(shù)學(xué)問題,并通過分析從而求解的過程。因此,數(shù)學(xué)建模不僅在高中階段需要,在初中階段也需要學(xué)習(xí)。
一、廣泛挖掘教材中的內(nèi)容,從而巧妙地建模
要想充分培養(yǎng)學(xué)生的建模能力,就要求教師可以立足于教材,實施初中數(shù)學(xué)的建模教學(xué)。數(shù)學(xué)教師要以教材中的知識為基礎(chǔ)來學(xué)會建模,運用建模思想解決實際問題,從而在一定程度上提高數(shù)學(xué)課堂的效率。華東師大版的初中數(shù)學(xué)中的每章節(jié)內(nèi)容都有反映實際生活問題的案例、例題等。在解答它們的過程中,可以折射具體的數(shù)學(xué)概念、性質(zhì)、公式等,這些都可以作為教師在實際教學(xué)過程中的基本素材來運用。其次,在實際的教學(xué)時,教師要重點突出教材中的難點、重點知識內(nèi)容,實現(xiàn)教材知識與學(xué)生生活結(jié)合,巧妙建模,從而在一定程度上提高學(xué)生對于數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)能力,提升課堂的教學(xué)效果。例如,在學(xué)習(xí)華東師大版七年級下冊數(shù)學(xué)第八章《一元一次不等式》的內(nèi)容時,有最優(yōu)化、超額與不足等有關(guān)于不等式的實際問題。這些生活中常見的問題一般需要不等式的知識來解決。在知識具體的傳遞過程中,教師就可以運用教材中的案例,巧妙地將實際生活與建模聯(lián)系在一起。教師還可以編寫類似的應(yīng)用題,來作不等式的相關(guān)建模過程:一次期末考試數(shù)學(xué)試卷有10道選擇題。評分標準是這樣的,對1道題給10分,錯1道題扣5分,如果有學(xué)生沒有答,那既不給分也不扣分。小紅有1道題沒有作答,問小紅至少需要答對幾道題,才能保證及格,不低于60分?我們就可以從這道實際的數(shù)學(xué)問題中,假設(shè)小紅要答對x道選擇題,才可以達到60分。列不等式為這種是最簡單的建模思想,只要教師可以稍微指導(dǎo)一下,學(xué)生就可以準確的提煉出有關(guān)的數(shù)學(xué)問題。
二、創(chuàng)設(shè)數(shù)學(xué)情境,重視教學(xué)過程
建模思想不僅蘊含在數(shù)學(xué)知識的產(chǎn)生過程匯總,在數(shù)學(xué)知識的發(fā)展歷史中同樣也蘊含著建模的思想。實施建模思想,就要求教師可以讓學(xué)生輕松的從教材中學(xué)會最基本的數(shù)學(xué)知識,并了解知識的內(nèi)涵與性質(zhì),從而更地掌握并運用,教師要教會學(xué)生以數(shù)學(xué)的思維去思考生活中的問題。因為,數(shù)學(xué)本身是來源于生活的,所以數(shù)學(xué)就是實際情境的一個濃縮。這就要求教師在實際的教學(xué)過程中,要學(xué)會創(chuàng)建相關(guān)的數(shù)學(xué)情境,重視教學(xué)過程。首先,數(shù)學(xué)情境就是將數(shù)學(xué)的理論知識通過數(shù)學(xué)建模的過程使之具體化,從而學(xué)生可以更清楚地明白建模的相關(guān)細節(jié)。在教師創(chuàng)建趣味化的情境時,可以在很大程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極主動性,獲得更多的知識與數(shù)學(xué)能力。在初中的數(shù)學(xué)測試題中,我們經(jīng)常會遇到這樣的問題:要在河邊修一個水泵站,分別向東、西兩個村莊運送水分,請問,把水泵站修在什么地方,可以使得水泵站的管道最短。這是創(chuàng)建情境最為普通的方式,教師在數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,要經(jīng)常滲透相關(guān)的生活經(jīng)驗,從而基于常見的生活問題創(chuàng)建最為實際的情境教學(xué)模式。教師可以利用現(xiàn)代化教學(xué)手段——多媒體來展示問題的情境圖片,向?qū)W生詳細地展示解題的過程,讓學(xué)生充分了解建模的相關(guān)內(nèi)容與思路。這不僅可以幫助學(xué)生解決最為實際的生活問題,還可以幫助學(xué)生有效地將知識與生活巧妙的聯(lián)系在一起。
三、重視建模應(yīng)用性,促使學(xué)生學(xué)有所用
數(shù)學(xué)建模有兩方面的作用,一方面是為了更好地擴大學(xué)生的數(shù)學(xué)知識寬度與長度,另一方面是為了學(xué)生可以很好與實際生活想聯(lián)系,充分培養(yǎng)學(xué)生的運用意識。傳統(tǒng)的教學(xué)模式顯然已經(jīng)不能滿足學(xué)生對應(yīng)用能力的需求。所以,初中數(shù)學(xué)的建模過程要充分重視學(xué)生的參與性,從而很好地凸顯課堂的靈活性,讓學(xué)生在建模的過程中體會到數(shù)學(xué)強大的應(yīng)用價值,提高學(xué)生的運用意識。在華東師大版八年級下冊數(shù)學(xué)第21章《中位數(shù)與眾數(shù)》的章節(jié)內(nèi)容中,為了強化學(xué)生的應(yīng)用能力,教師就可以通過創(chuàng)建這樣的模型來解決實際問題:某電冰箱品牌店,有250L、230L、210L和190L四種型號,在一周之內(nèi)分別銷售了3臺、10臺、5臺和2臺的成績。在研究相關(guān)的電冰箱銷售情況的過程中,此店經(jīng)理最應(yīng)該關(guān)心的是哪些數(shù)據(jù)?哪些數(shù)據(jù)是最有商業(yè)價值的?這個實際問題涉及到的就是“眾數(shù)和中位數(shù)”的數(shù)學(xué)內(nèi)容。這道題具有很強的開放性,教師就可以通過組織學(xué)生以小組討論的形式來展開討論,通過小組組長來表達本組的看法。通過教師指導(dǎo)學(xué)生建模,學(xué)生就可以在輕松的學(xué)習(xí)氛圍內(nèi)學(xué)到知識,并提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、合作意識。這不僅僅是對實際問題的解決過程,這同樣是學(xué)生能夠深刻理解教師建模思想的價值。
四、注重學(xué)生的多向思維能力的培養(yǎng)
初中的數(shù)學(xué)建模在一定程度上是基于條件與目標的密切關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上,這種關(guān)聯(lián)具有多向性,比如學(xué)生的傾向、逆向與發(fā)散思維。數(shù)學(xué)教師就要引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)建不同的生活情境,這就可以根據(jù)方程與函數(shù)來進行應(yīng)用題的相關(guān)編寫。學(xué)生在自主探究與合作的過程中,來打破特定的思維模式,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在初中數(shù)學(xué)的建模教學(xué)中,“教”與“學(xué)”是具有雙重作用的。因此,教師作為數(shù)學(xué)教學(xué)的引導(dǎo)者,必須要巧妙地運用建模的數(shù)學(xué)思想,來提升數(shù)學(xué)課堂的教學(xué)效率。本文就如何在初中數(shù)學(xué)教學(xué)過程中開展建模思想作了簡單的說明,通過本文敘述的幾條途徑來踐行初中數(shù)學(xué)的建模教學(xué)。初中數(shù)學(xué)的建模教學(xué)是一個系統(tǒng)性的工程,需要的全體數(shù)學(xué)教師的不斷努力,利用一切可以利用的因素,來提升學(xué)生的綜合數(shù)學(xué)能力。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:高校;數(shù)學(xué);建模方法;教學(xué);策略;研究
1高校數(shù)學(xué)建模方法的教學(xué)現(xiàn)狀分析
1.1課堂教學(xué)尚未脫離傳統(tǒng)思想
從我國高校數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的現(xiàn)狀來看,傳統(tǒng)的教學(xué)理念始終束縛著老師們的思想,他們在數(shù)學(xué)建模課程的講解中,仍舊以講授為主,以理論化的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ),給予高校學(xué)生最多的教學(xué)理念仍舊是灌輸式教學(xué),這種教學(xué)模式是當(dāng)代大學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)與提高的枷鎖,更讓數(shù)學(xué)建模方法不能在實踐中得到具體的應(yīng)用。
1.2教學(xué)策略缺乏個性化選擇
進行數(shù)學(xué)建模的方法多種多樣,每一種方法都具有不同的應(yīng)用范圍,能解決不同的問題,只有對不同的建模方法采用不同的策略進行課堂教學(xué),才能讓學(xué)生更容易吸引和掌握。
2數(shù)學(xué)建模方法的教學(xué)策略
2.1建模方法的多重聯(lián)合性
多重聯(lián)合不僅可以讓大學(xué)生把多種數(shù)學(xué)建模方法進行聯(lián)系與融合,還能通過它們相互之間的關(guān)聯(lián)性而進行有機的組合,在實際的問題解決中發(fā)揮出建模方法的最大效用。
2.2建模方法的階級遞進
雖然數(shù)學(xué)建模方法是一個實現(xiàn)數(shù)學(xué)知識與實踐應(yīng)用相結(jié)合的工具,是需要大學(xué)生們熟練掌握和嫻熟運用的,但在實際的教學(xué)過程中,因為每個學(xué)生的資質(zhì)不同,接受知識的快慢也不一樣,再加上他們智力水平的差異性,對于數(shù)學(xué)建模方法接收的程度也會受到影響。而老師要想讓每個學(xué)生都能達到數(shù)學(xué)建模合理運用的目的,就必須要掌握每一位學(xué)習(xí)的特點,從他們的數(shù)學(xué)實際出發(fā),因材施教,階級遞進,這樣才能讓各個階層的學(xué)生都能夠得到鍛煉和提高。而且數(shù)學(xué)建模的過程本身就是一個比較抽象的過程,對于初學(xué)者來說,會覺得非常的困難,只有掌握了建模的意義和過程,才能在實踐應(yīng)用中慢慢的去領(lǐng)會,繼而達到實際運用的效果。
2.3建模方法的交叉設(shè)計
數(shù)學(xué)建模方法教學(xué)的目的就是要解決生活當(dāng)中的實際性問題,所以在進行建模方法的學(xué)習(xí)時,一定要把現(xiàn)實情境與理論知識交叉進行學(xué)習(xí),因為離開了實際問題的數(shù)學(xué)模型毫無用武之地,只有把模型知識應(yīng)用到具體的問題情境當(dāng)中,才能讓它發(fā)揮作用,才能讓大學(xué)生們對數(shù)學(xué)建模的學(xué)習(xí)更感興趣,促進他們綜合能力的提升。
2.4建模方法的實踐應(yīng)用
理論與實踐相結(jié)合,才能使所學(xué)到的知識有所用,數(shù)學(xué)建模方法的教學(xué)也是以實際應(yīng)用為目的的,也只有在實用型教學(xué)中才能顯示它的作用。而應(yīng)用型教學(xué)的方式多種多樣,除了在課堂上進行現(xiàn)場模擬之外,還可以通過競賽等等形式來讓大學(xué)生們進行比賽和練習(xí),從中感受到數(shù)學(xué)模型的重要性。還可以讓學(xué)生們走出課堂,到生活實踐中去做一些調(diào)查研究,然后對這些問題展開討論,并建立數(shù)學(xué)模型,用數(shù)學(xué)建模的方法去進行分析、研究和解決,這樣才更能給學(xué)生們以最真實的感受,讓他們明白數(shù)學(xué)起源于生活,也要服務(wù)于生活,只有在生活實踐中,數(shù)學(xué)知識才能得以升華和發(fā)展。數(shù)學(xué)建模方法也只有與應(yīng)用型教學(xué)相結(jié)合,才不會是紙上談兵,才能達到教學(xué)的真正目的,培養(yǎng)大學(xué)生綜合能力的提升,促進他們更快的成才。
數(shù)學(xué)建模方法的教學(xué)不僅可以培養(yǎng)高校學(xué)生分析問題、解決問題的能力,還能讓他們把數(shù)學(xué)建模知識合理的應(yīng)用到社會實踐當(dāng)中,提高他們的創(chuàng)造性思維和邏輯思維能力,從而掌握正確的學(xué)習(xí)方法。但因為數(shù)學(xué)建模方法的抽象性,作為高校老師,必須要從學(xué)生自身的特點出發(fā),制定不同的教學(xué)方案和方法,對教學(xué)策略做出適時的調(diào)整和完善,為學(xué)生們綜合素質(zhì)的全面提升奠定基礎(chǔ)。
作者:安東 單位:西安外事學(xué)院
參考文獻:
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